功能化ZIF-90对模拟废液中Co(Ⅱ)的吸附性能

为开发一种兼具高选择性、大吸附容量和快速吸附能力的吸附剂以高效处理放射性废液,本文通过合成后改性,将金属有机框架(MOFs)材料ZIF-90上的游离醛基与硫代氨基脲(TSC)进行缩合,进一步合成了功能化的MOFs材料ZIF-90-TSC。采用扫描电镜、热重分析、N₂吸附-解吸、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对该材料进行了表征,并研究了其对模拟废水中Co(Ⅱ)的吸附性能。结果表明：在初始pH=6.70、温度303 K、Co(Ⅱ)初始浓度500 mg/L条件下,ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)的最大吸附量为151.23 mg/g;在多金属离子溶液中ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)表现出选择性吸附。热力学和动力学分析表明,ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)的吸附过程是自发、吸热的过程,符合准二级化学吸附和Langmuir单分子层吸附。因此ZIF-90-TSC在吸附处理放射性废液中的Co(Ⅱ)有一定的应用前景。     

砂岩型铀矿浸出研究进展

随着经济快速发展对能源需求的增加,当前我国南方硬岩型铀矿床开采量已经大不如前,砂岩型铀矿已成为天然铀供给的主力。砂岩型铀矿开采方式主要为原地浸出,按照溶浸剂的不同可以将其划分为酸法浸出、碱法浸出、中性浸出以及生物浸出等不同工艺。阐述了砂岩型铀矿的特点、总结了各种浸出方式的优点及应用条件、对浸出机理做了简要介绍,并对砂岩型铀矿开采的发展提出了展望。     

新疆某砂岩型铀矿地浸对采区外围地下水的影响

砂岩型铀矿地浸开采过程中溶浸液向采区外围运移是一个倍受关注的问题[1]。本文对新疆某砂岩型铀矿地浸采区开拓前及开采期间地下水渗流场及地下水中与酸法地浸相关的主要化学组分进行了监测和对比分析,以研究地浸开采过程中溶浸液对采区外围地下水渗流场的影响及溶质运移过程。结果表明,地浸新采区投入运行后4个月内,采区外围60m范围内含矿含水层地下水渗流场发生了明显的改变,采区外缘下注的部分溶浸液在所形成的较强的地浸地下水渗流场驱动下向周围发生了一定程度的扩散运移。     

鄂尔多斯某砂岩铀矿试验开采过程中地下水流场时空特征

砂岩型铀矿原地浸出过程中,需要向含矿含水层注入溶浸液,抽取含铀地下水,创造一个人工局部流场。该流场控制溶浸液迁移和溶浸范围,因此掌握地下水流场特征有利于地浸采铀井场工艺调控。以鄂尔多斯盆地某地浸铀矿山一个试验开采区为例,分析80口生产井工作8年的地下水流场的时空特征,得出以下结论：1）在研究区中,30个抽注单元抽液流量总体上约等于注液流量,抽注基本平衡。2）C8-1单元抽水能力最大,水位最低。研究区内水位在1 186~1 344 m,水流方向主要是由注水井流向相邻抽水井。3）C7-10单元抽井与左上角注井井距过大,造成抽注井之间出现溶浸死角。4）如果各抽注单元流量均衡,各抽注井距相差不大,抽注单元易形成流速适中的流场,溶浸死角较小;如果井场中各井抽或注流量差异大,易形成溶浸死角,且不合理的井距会增加溶浸死角的范围。     

新疆洪海沟矿床酸法地浸采铀试验

洪海沟矿床是我国新疆千吨铀矿大基地的重要后备资源。为确立该矿床开发的适宜浸出工艺,在前期实验室研究基础上,开展了“四注一抽”规模的酸法地浸采铀试验。结果表明：该矿床微酸和低酸浸出均未达到预期浸出效果,采用3.0~4.0 g/L酸度酸化、7.0~7.5 g/L酸度浸出是适宜工艺;300 mg/L剂量的H2O2能加速铀的浸出,但受限于溶出的Fe含量较低,氧化剂效能受限;尽管矿床碳酸盐含量不高,但浸出液Ca2+、SO42-持续增加易形成石膏沉淀导致抽注流量下降,需要在后续生产中予以关注。     

砂岩铀矿围岩中性条件下对铀的吸附试验

砂岩型铀矿地浸采铀体系中,溶解铀在水岩界面发生的吸附作用对铀的浸出造成一定影响。为研究CO_2+O_2中性地浸条件下含矿层砂岩介质对溶解铀的吸附特征,采用取自新疆蒙其古尔铀矿床围岩和含铀浸出液,在实验室开展了不同粒径介质和不同固液比的吸附试验。结果表明,不同粒径介质对铀的平衡吸附量介于11.62～20.28mg/g,铀的平衡吸附量以及吸附率与粒径负相关;不同液固比试验条件的平衡吸附量介于10.07～18.23mg/g,铀的平衡吸附量与液固比正相关,铀的吸附率则与液固比负相关。围岩对铀的吸附动力学特征符合粒内扩散模型。试验结果可以为地浸采铀溶质运移模拟过程中吸附模型及其参数的确定提供依据。     

高岭土对酸性水中铀的吸附试验

黏土矿物的吸附作用是铀矿酸法地浸体系铀的迁移影响因素之一。采用高岭土与pH 2.0、铀浓度55mg/L的酸性含铀溶液在17℃恒温条件下开展了不同液固比的吸附试验。结果表明,经与高岭土作用97.5h后,不同液固比条件下液相铀浓度依次降至0.06～48.76mg/L,铀浓度与液固比正相关。铀浓度下降不仅因吸附作用,铀的水解沉淀是重要原因、甚至是主要原因。液固比越小,溶液pH上升幅度越大,铀水解沉淀越显著,pH=2.8～2.9是溶解铀开始发生明显沉淀的临界值。酸性条件下高岭土对铀的吸附量较小,且主要发生在初期短时间内,吸附反应进行0.5h时不同液固比试验吸附量为44.8～57.04μg/g,随后出现解吸的现象,解吸平衡后的铀吸附量总体与液固比正相关。解吸过程的发生与溶解铀水解沉淀导致液相铀含量降低、高岭土分子结构和表面电荷变化、以及水化学组分变化等多因素综合影响有关。     

地下水运移过程中碳酸钙溶解沉淀的反应动力学

地下水运移过程中常常会出现碳酸钙的溶解和沉淀,特别是在CO₂+O₂地浸采铀中,这一现象极为普遍。众多学者对碳酸钙沉淀的形成进行了较为成熟研究,确定了pH对碳酸钙形成的重要作用,以及碳酸钙沉淀的pH边界值。然而,通过热力学只能对反应发生的方向和可能性进行表征,而不能表达化学反应速率,要想了解碳酸钙在地下水运移过程中的溶解沉淀演化过程,必须对其反应动力学特征进行研究。从碳酸钙溶解和沉淀的反应速率以及水化学组分对反应速率的影响等方面进行阐述,旨在研究地浸条件下碳酸钙的反应动力学,确定其溶解和沉淀的主要控制作用以及反应速率,为研究CO₂+O₂地浸采铀中碳酸钙堵塞提供理论基础。     

CO_2+O_2地浸采铀矿层渗透性影响因素

在CO2+O2地浸浸出过程中,渗透性是决定浸出效率的重要因素,提高渗透性对铀的浸出有很大作用。介绍了浸出过程中导致矿层渗透性降低的因素及增渗方法的研究进展。目前该工艺中关于如何抑制化学沉淀的问题已经得到了一定的解决,洗井工艺也取得了进步,但在渗透性的机理及微观尺度变化上的研究还不够全面,在增渗方法的研究上有些也还处于试验探索阶段,并未在实际生产中得到有效应用。     

黏土矿物在铀矿采冶及富铀环境治理过程中的作用

黏土矿物广泛存在于铀矿石中，具有层间离子交换容量大、层间电荷高、片层径厚比和比表面积大等特征，在整个铀生产过程中有不可忽视的影响。黏土矿物颗粒细小，遇水膨胀，会造成采冶系统的堵塞，对铀矿浸出产生不利影响。同时利用黏土矿物对各种金属离子、放射性金属、原油及有机质的强吸附作用，可对采铀过程造成的污染，包括铀元素的泄漏，以及其他重金属如铅、铜、镉污染进行治理。当前黏土矿物的利用主要集中在实验室研究层面，缺乏大规模应用。今后研究应用过程中，需要进一步探究铀矿浸出过程中黏土的产生机理，避免浸矿过程中大量黏土的生成，并扩大黏土在矿山环境修复方面的使用范围，在铀矿山环境修复过程中可以考虑有效利用地层中广泛存在的黏土矿物，对铀矿开采过程中造成的环境污染开展原位修复。